JP2001330411A - 移動体の位置検出方法 - Google Patents
移動体の位置検出方法Info
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- JP2001330411A JP2001330411A JP2000150813A JP2000150813A JP2001330411A JP 2001330411 A JP2001330411 A JP 2001330411A JP 2000150813 A JP2000150813 A JP 2000150813A JP 2000150813 A JP2000150813 A JP 2000150813A JP 2001330411 A JP2001330411 A JP 2001330411A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
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- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 角度符号を付与された標識を撮像して移動体
の相対的位置を検出する場合に、撮像画像の２値化しき
い値を精度良く求められるようにする。 【解決手段】 平面上を移動する移動体６にズームが可
能な画像取込センサ１を搭載し、このセンサ１と所定の
高低差を以て設置され角度符号が予め形成された標識２
の画像を取り込み、標識２までの距離と角度とを認識す
るに当たり、照明条件等で標識画像の２値化しきい値が
各位置によって異なるので、領域毎に最適な２値化しき
い値を決定することにより、角度読み取り誤差を少なく
し検出精度を向上させる。
の相対的位置を検出する場合に、撮像画像の２値化しき
い値を精度良く求められるようにする。 【解決手段】 平面上を移動する移動体６にズームが可
能な画像取込センサ１を搭載し、このセンサ１と所定の
高低差を以て設置され角度符号が予め形成された標識２
の画像を取り込み、標識２までの距離と角度とを認識す
るに当たり、照明条件等で標識画像の２値化しきい値が
各位置によって異なるので、領域毎に最適な２値化しき
い値を決定することにより、角度読み取り誤差を少なく
し検出精度を向上させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、平面上を移動す
る移動体の位置検出方法に関する。
る移動体の位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、移動体の位置を検出する技術とし
ては、周囲環境の特徴を予め入力しておいてこれを利用
するものと、位置を認識するための基準となる標識を設
置してこれを利用するものとがある。標識を用いる方式
は一般に安定した運用が可能であり、これには移動体か
ら見て２つ以上の標識のある方向と予め入力した各標識
の位置情報から平面上の位置を検出する方法と、標識自
体に位置情報の一部を埋め込むことで１つの標識のみか
ら平面上の位置を検出できるようにする方法とがある。
ては、周囲環境の特徴を予め入力しておいてこれを利用
するものと、位置を認識するための基準となる標識を設
置してこれを利用するものとがある。標識を用いる方式
は一般に安定した運用が可能であり、これには移動体か
ら見て２つ以上の標識のある方向と予め入力した各標識
の位置情報から平面上の位置を検出する方法と、標識自
体に位置情報の一部を埋め込むことで１つの標識のみか
ら平面上の位置を検出できるようにする方法とがある。
【０００３】標識自体に位置情報を埋め込む後者のもの
は、その標識の平面上の位置を高精度に設置しなくて
も、物体の最初の位置からの相対位置の認識が高精度に
なされるという特徴があり、その例を図２に示す。これ
は、図示のように部屋の天井等に設けられた標識２の周
囲に角度符号３を予め埋め込んでおき、台車等の移動体
６に搭載された画像取込センサ１で標識２の画像を取り
込んだとき、画像上の或る決まった点における角度符号
３を読み取ることで標識周りの移動体６の位置角度を検
出（同定）するとともに、取り込んだ標識画像４の縦横
比から標識２までの距離を検出し、この距離と読み取っ
た位置角度から標識２を原点とする極座標５上の位置を
認識するものである。
は、その標識の平面上の位置を高精度に設置しなくて
も、物体の最初の位置からの相対位置の認識が高精度に
なされるという特徴があり、その例を図２に示す。これ
は、図示のように部屋の天井等に設けられた標識２の周
囲に角度符号３を予め埋め込んでおき、台車等の移動体
６に搭載された画像取込センサ１で標識２の画像を取り
込んだとき、画像上の或る決まった点における角度符号
３を読み取ることで標識周りの移動体６の位置角度を検
出（同定）するとともに、取り込んだ標識画像４の縦横
比から標識２までの距離を検出し、この距離と読み取っ
た位置角度から標識２を原点とする極座標５上の位置を
認識するものである。
【０００４】なお、上記距離の検出に当たっては、例え
ば、良く知られている次の（１）式の関係を利用する。 ｙS ／ｘS ＝ｈ（ｌ2 ＋ｈ2 ）3/2 ／｛（ｌ2 ＋ｈ2 ＋ｌ・ｒ） ×（ｌ2 ＋ｈ2 −ｌ・ｒ）｝ …（１） ここに、ｙS ／ｘS は標識画像の縦横比、ｈは標識の極
座標原点上の高さ（図２の符号ｈ参照）、ｒは標識の半
径、ｌは標識までの距離をそれぞれ示す。この（１）式
を算術的に解くのは必ずしも容易ではないが、計算機の
演算機能等を利用することで、画像の縦横比，標識の極
座標原点上の高さおよび標識の半径から、標識までの距
離ｌは比較的容易に求めることが可能である。
ば、良く知られている次の（１）式の関係を利用する。 ｙS ／ｘS ＝ｈ（ｌ2 ＋ｈ2 ）3/2 ／｛（ｌ2 ＋ｈ2 ＋ｌ・ｒ） ×（ｌ2 ＋ｈ2 −ｌ・ｒ）｝ …（１） ここに、ｙS ／ｘS は標識画像の縦横比、ｈは標識の極
座標原点上の高さ（図２の符号ｈ参照）、ｒは標識の半
径、ｌは標識までの距離をそれぞれ示す。この（１）式
を算術的に解くのは必ずしも容易ではないが、計算機の
演算機能等を利用することで、画像の縦横比，標識の極
座標原点上の高さおよび標識の半径から、標識までの距
離ｌは比較的容易に求めることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な方式では、画像の角度符号を読み取るために２値化処
理が必要であるが、その際に照明条件のばらつきや標識
面と視線とのなす角度の相違等により、共通のしきい値
を決定することは極めて困難しく、その結果、読み誤り
を生じるおそれが生じている。したがって、この発明の
課題は、最適な２値化しきい値を求められるようにして
高精度な角度検出を可能にすることにある。
な方式では、画像の角度符号を読み取るために２値化処
理が必要であるが、その際に照明条件のばらつきや標識
面と視線とのなす角度の相違等により、共通のしきい値
を決定することは極めて困難しく、その結果、読み誤り
を生じるおそれが生じている。したがって、この発明の
課題は、最適な２値化しきい値を求められるようにして
高精度な角度検出を可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、平面上を移動する移動体
に搭載されズームが可能な画像取込センサにより、所定
の角度符号が形成され前記画像取込センサに対し一定の
高低差を以て前記平面と平行に設置された標識の前記角
度符号を読み取って移動体の相対的位置を検出するに当
たり、前記標識の角度符号を含む所定領域を画像として
切り出す一方、標識までの距離と画像取込センサのズー
ム率とから、前記角度符号の中で変化の度合いが最も高
いビットの白部分または黒部分の画像上の横寸法を算出
するとともに、標識画像の縦寸法から符号１ビットの画
像上の縦寸法を算出してその縦横寸法を持つ矩形パタン
を想定し、この矩形パタンを前記切り出した標識画像の
変化の度合いが最も高い白部分または黒部分に順次あて
嵌めて行きながらパタンマッチング処理をして、最も適
合する標識画像領域を探索し、この標識画像領域の左右
端近傍領域の濃度から、２値化のためのしきい値を求め
ることを特徴とする。
るため、請求項１の発明では、平面上を移動する移動体
に搭載されズームが可能な画像取込センサにより、所定
の角度符号が形成され前記画像取込センサに対し一定の
高低差を以て前記平面と平行に設置された標識の前記角
度符号を読み取って移動体の相対的位置を検出するに当
たり、前記標識の角度符号を含む所定領域を画像として
切り出す一方、標識までの距離と画像取込センサのズー
ム率とから、前記角度符号の中で変化の度合いが最も高
いビットの白部分または黒部分の画像上の横寸法を算出
するとともに、標識画像の縦寸法から符号１ビットの画
像上の縦寸法を算出してその縦横寸法を持つ矩形パタン
を想定し、この矩形パタンを前記切り出した標識画像の
変化の度合いが最も高い白部分または黒部分に順次あて
嵌めて行きながらパタンマッチング処理をして、最も適
合する標識画像領域を探索し、この標識画像領域の左右
端近傍領域の濃度から、２値化のためのしきい値を求め
ることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態説明
図で、（ａ）は標識を示し、（ｂ）はその領域９のセン
サ画像（撮像画像）１０を示す。すなわち、全体的構成
は図２と同様であるが、標識画像の処理を以下のように
行なう点に特徴がある。なお、角度符号としてここでは
グレーコードを用いる例で説明するが、他の符号（コー
ド）についても同様である。図１（ｂ）に点線で示す部
分１１が１つの符号（コード）を示し、一番下に最上位
のビットがあり、一番上に最下位のビットがあるものと
する。
図で、（ａ）は標識を示し、（ｂ）はその領域９のセン
サ画像（撮像画像）１０を示す。すなわち、全体的構成
は図２と同様であるが、標識画像の処理を以下のように
行なう点に特徴がある。なお、角度符号としてここでは
グレーコードを用いる例で説明するが、他の符号（コー
ド）についても同様である。図１（ｂ）に点線で示す部
分１１が１つの符号（コード）を示し、一番下に最上位
のビットがあり、一番上に最下位のビットがあるものと
する。
【０００８】１）標識までの距離を求める。 距離の検出は、上述のように画像取込センサで取り込ん
だ標識画像の縦横比を利用する方法や、画像取込センサ
から標識を見たときの仰角を利用するなど公知の方法に
よる。なお、距離を求めるのは、画像取込センサで取り
込んだ標識画像の１画素（ピクセル）の大きさが、距離
やセンサのズーム率に応じて変わるからである。なお、
これらの関係は、テーブル等に予め格納しておくことが
できるのは勿論である。
だ標識画像の縦横比を利用する方法や、画像取込センサ
から標識を見たときの仰角を利用するなど公知の方法に
よる。なお、距離を求めるのは、画像取込センサで取り
込んだ標識画像の１画素（ピクセル）の大きさが、距離
やセンサのズーム率に応じて変わるからである。なお、
これらの関係は、テーブル等に予め格納しておくことが
できるのは勿論である。
【０００９】２）角度符号画像の切り出し 次に、図１（ａ）の如き円形標識の最上端にある角度符
号を含む一定大きさの領域９の画像１０を図１（ｂ）の
ように切り出すが、この切り出しに当たっては最上端に
ある角度符号を中心として、その左右に複数分解能以上
の角度符号が入るように行なうこととする。なお、符号
７は標識の内部円でその半径をＲ２、８は角度符号部を
示しその外径をＲ１とする。切り出しの下端は（ａ）で
はＰ１点、（ｂ）ではβ点でそれぞれ示すが、これは
（ａ）の内部円７の標識とそれ以外の領域との境界線と
して抽出する。また、切り出しの上端は（ａ）ではＰ２
点、（ｂ）ではα点でそれぞれ示すが、これは下端差は
標識の半径Ｒ１と内部円７の半径Ｒ２との比と、内部円
７の画像上の上下寸法等を用いて決定する。さらに、切
り出しの左右中心は、内部円７の左右端の中心を通る上
下線Ｓとする。
号を含む一定大きさの領域９の画像１０を図１（ｂ）の
ように切り出すが、この切り出しに当たっては最上端に
ある角度符号を中心として、その左右に複数分解能以上
の角度符号が入るように行なうこととする。なお、符号
７は標識の内部円でその半径をＲ２、８は角度符号部を
示しその外径をＲ１とする。切り出しの下端は（ａ）で
はＰ１点、（ｂ）ではβ点でそれぞれ示すが、これは
（ａ）の内部円７の標識とそれ以外の領域との境界線と
して抽出する。また、切り出しの上端は（ａ）ではＰ２
点、（ｂ）ではα点でそれぞれ示すが、これは下端差は
標識の半径Ｒ１と内部円７の半径Ｒ２との比と、内部円
７の画像上の上下寸法等を用いて決定する。さらに、切
り出しの左右中心は、内部円７の左右端の中心を通る上
下線Ｓとする。
【００１０】いま、角度符号がＮビットからなるものと
すると、図１（ａ）の角度符号部８には２N 個の角度符
号が存在し得る。しかし、ここではグレーコードの例な
ので、最外周の符号は２つの符号毎に白パタン，黒パタ
ンが交互に出現する（グレーコードでは誤差を少なくす
るため、隣り合う符号間では最下位の１ビット分しか変
化しないようにしている）。したがって、角度符号の２
符号分に対応する白パタン，黒パタンの画像上の横寸法
δは、円形標識の外周を２N-1 で割ったものとなる。な
お、円形標識の外周の画像上の寸法は、内部円７の画像
上の左右寸法をＬとすると、２π・Ｌ・Ｒ１／Ｒ２であ
るので、 δ＝２π・Ｌ・Ｒ１／（Ｒ２・２N-1 ） …（２） と表わすことができる。つまり、切り出しの左右寸法は
このδ値の数倍として与えられることになる。
すると、図１（ａ）の角度符号部８には２N 個の角度符
号が存在し得る。しかし、ここではグレーコードの例な
ので、最外周の符号は２つの符号毎に白パタン，黒パタ
ンが交互に出現する（グレーコードでは誤差を少なくす
るため、隣り合う符号間では最下位の１ビット分しか変
化しないようにしている）。したがって、角度符号の２
符号分に対応する白パタン，黒パタンの画像上の横寸法
δは、円形標識の外周を２N-1 で割ったものとなる。な
お、円形標識の外周の画像上の寸法は、内部円７の画像
上の左右寸法をＬとすると、２π・Ｌ・Ｒ１／Ｒ２であ
るので、 δ＝２π・Ｌ・Ｒ１／（Ｒ２・２N-1 ） …（２） と表わすことができる。つまり、切り出しの左右寸法は
このδ値の数倍として与えられることになる。
【００１１】３）マッチングのためのパタン生成 一方、角度符号の縦方向の寸法γは、切り出した領域の
上下端差を符号長Ｎで割ったものとして与えられる。し
たがって、この縦寸法γと上記の如く求められる横寸法
δとで表わされる矩形パタンを想定し、この矩形を用い
てパタンマッチング処理を行なう。矩形パタンは白パタ
ン，黒パタンのいずれでも良い。 ４）矩形パタンによる探索 上記の如き矩形パタンを用いて、図１（ｂ）のような角
度符号の変化が最も頻繁なビット、ここでは最外周のビ
ット領域について矩形パタンと合同な領域を、角度符号
の左右いずれかの端からマッチングにより順次探索す
る。評価は、例えば領域内画素毎に濃度差の二乗の総和
を求め、それが最小となるとき、矩形パタンと最も良く
合致するものとする。
上下端差を符号長Ｎで割ったものとして与えられる。し
たがって、この縦寸法γと上記の如く求められる横寸法
δとで表わされる矩形パタンを想定し、この矩形を用い
てパタンマッチング処理を行なう。矩形パタンは白パタ
ン，黒パタンのいずれでも良い。 ４）矩形パタンによる探索 上記の如き矩形パタンを用いて、図１（ｂ）のような角
度符号の変化が最も頻繁なビット、ここでは最外周のビ
ット領域について矩形パタンと合同な領域を、角度符号
の左右いずれかの端からマッチングにより順次探索す
る。評価は、例えば領域内画素毎に濃度差の二乗の総和
を求め、それが最小となるとき、矩形パタンと最も良く
合致するものとする。
【００１２】５）矩形パタンと合致する領域の左右端の
画像の濃度値（例えば領域内の濃度の平均値）から、し
きい値を求める。 ６）求めたしきい値に基づく読み出し処理 上記５）で求めたしきい値で切り出した角度符号画像を
２値化し、角度符号画像の左右中心を通る上下線上の各
ビットを読み取り、角度を認識する。 ７）角度と距離から極座標上の位置を同定する。
画像の濃度値（例えば領域内の濃度の平均値）から、し
きい値を求める。 ６）求めたしきい値に基づく読み出し処理 上記５）で求めたしきい値で切り出した角度符号画像を
２値化し、角度符号画像の左右中心を通る上下線上の各
ビットを読み取り、角度を認識する。 ７）角度と距離から極座標上の位置を同定する。
【００１３】
【発明の効果】この発明によれば、画像取込センサによ
り取り込まれた画像の２値化しきい値を一定領域ごとに
求めるようにしたので、正確な位置、特に角度検出が可
能になり精度が向上するという利点がもたらされる。
り取り込まれた画像の２値化しきい値を一定領域ごとに
求めるようにしたので、正確な位置、特に角度検出が可
能になり精度が向上するという利点がもたらされる。
【図１】この発明の実施の形態説明図である。
【図２】従来例を示す全体構成図である。
１…画像取込センサ（カメラ）、２…距離検出用標識、
３…角度符号、４…標識画像、５…極座標、６…移動体
（台車）、７…標識の内部円、８…標識の角度符号部、
９…切り出し領域、１０…切り出し画像、１１…符号
（コード）。
３…角度符号、４…標識画像、５…極座標、６…移動体
（台車）、７…標識の内部円、８…標識の角度符号部、
９…切り出し領域、１０…切り出し画像、１１…符号
（コード）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA06 AA20 AA23 AA31 BB28 FF04 FF09 JJ03 JJ19 JJ26 LL06 PP01 QQ08 QQ18 QQ23 QQ28 QQ38 5H301 AA02 AA10 CC03 FF10 FF11 FF27 GG03 5L096 AA03 AA07 BA08 BA18 CA02 EA03 EA35 FA66 FA67 FA69 GA32 GA51 JA20 KA09
Claims (1)
- 【請求項１】 平面上を移動する移動体に搭載されズー
ムが可能な画像取込センサにより、所定の角度符号が形
成され前記画像取込センサに対し一定の高低差を以て前
記平面と平行に設置された標識の前記角度符号を読み取
って移動体の相対的位置を検出するに当たり、 前記標識の角度符号を含む所定領域を画像として切り出
す一方、標識までの距離と画像取込センサのズーム率と
から、前記角度符号の中で変化の度合いが最も高いビッ
トの白部分または黒部分の画像上の横寸法を算出すると
ともに、標識画像の縦寸法から符号１ビットの画像上の
縦寸法を算出してその縦横寸法を持つ矩形パタンを想定
し、この矩形パタンを前記切り出した標識画像の変化の
度合いが最も高い白部分または黒部分に順次あて嵌めて
行きながらパタンマッチング処理をして、最も適合する
標識画像領域を探索し、この標識画像領域の左右端近傍
領域の濃度から、２値化のためのしきい値を求めること
を特徴とする移動体の位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000150813A JP3714459B2 (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 移動体の位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000150813A JP3714459B2 (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 移動体の位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001330411A true JP2001330411A (ja) | 2001-11-30 |
| JP3714459B2 JP3714459B2 (ja) | 2005-11-09 |
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ID=18656454
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000150813A Expired - Fee Related JP3714459B2 (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 移動体の位置検出方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3714459B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011013179A1 (ja) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | 富士通株式会社 | 移動体位置検出装置および移動体位置検出方法 |
| CN109029382A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-12-18 | 上海矩尺土木科技有限公司 | 一种螺栓防松预警监测装置 |
| WO2020138345A1 (ja) * | 2018-12-27 | 2020-07-02 | 日本電気通信システム株式会社 | 物品位置管理装置、物品位置管理システム、物品位置管理方法及びプログラム |
| CN112581532A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-30 | 深圳市普汇智联科技有限公司 | 一种运动物体的位置捕捉系统及方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH09101144A (ja) * | 1995-10-05 | 1997-04-15 | Nippon Steel Corp | 標識の自動視準方法 |
| JP2001118187A (ja) * | 1999-10-19 | 2001-04-27 | Olympus Optical Co Ltd | 情報表示部材及びそれを用いた位置検出方法 |
| JP2001194141A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | 移動体の位置検出方法 |
-
2000
- 2000-05-23 JP JP2000150813A patent/JP3714459B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPWO2020138345A1 (ja) * | 2018-12-27 | 2021-11-04 | 日本電気通信システム株式会社 | 物品位置管理装置、物品位置管理システム、物品位置管理方法及びプログラム |
| CN112581532A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-30 | 深圳市普汇智联科技有限公司 | 一种运动物体的位置捕捉系统及方法 |
| CN112581532B (zh) * | 2020-12-10 | 2021-07-13 | 深圳市普汇智联科技有限公司 | 一种运动物体的位置捕捉系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3714459B2 (ja) | 2005-11-09 |
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